機能性ナイロン繊維(試作品)

弊社の機能性モノマー（アミノ／4級アンモニウム）アルキルメタクリレート、『メタクリレート DMA』『メタクリレート DMC』をナイロン繊維にグラフト重合させた新規材料（図1）の用途探索を開始しました。ナイロン繊維としての特長を維持したまま、機能性メタクリレートポリマー鎖（グラフト鎖）でナイロン繊維が改質されており（図2）、ナイロン繊維の特長に様々な機能の発現が期待できます。 

図1．機能性ナイロン繊維（試作品例）

繊維状の基材にポリマー鎖を結合させることで、ポリマー由来の機能と基材本来のメリットを組み合わせることができます。（図3）

図3．新機能発現のイメージ

図4．接ぎ木のイメージ

＜本機能性ナイロン繊維の作製方法＞
放射線（ガンマ線）を利用して、基材であるナイロン繊維の集合体であるボビンの全体に均一にラジカルを発生させます。その後、専用の大型反応装置を使って、ビニルモノマー溶液（例：メタクリレート DMC）をボビン内部に循環流通させ、重合を進めます。反応条件を最適化しているため、基材であるナイロン繊維の強度を保持しながら、ボビン全体に均一にグラフト鎖を付与できることが特長です。

グラフト重合により、以下のメリットが期待できます。
・回収が容易（水、その他の溶剤に溶解しないため）
・環境中に流出しない（ポリマー鎖が基材に固定化されているため）
・繰り返しの使用が可能（回収が容易のため、再び使用できる）

本機能性ナイロン繊維は様々な形状に加工できます。

機能付与により以下のような用途が想定されます。
・埃（ほこり）などの異物付着防止
・繊維同士の絡まり防止
・有価物の回収・リサイクル
・分離・精製・濃縮
・不純物の分離・除去

本機能性ナイロン繊維のアニオン染料に対する吸着実験結果を以下に示します。
カチオン性のグラフト鎖に対してアニオン染料が強固に結合するため、水洗浄後も繊維の染色が落ちません。

	染色実験前	染色実験後
ナイロン繊維 （未処理）
機能性ナイロン繊維

＜実験方法＞
１．ポリカップに100mlのイオン交換水を加え、室温下で攪拌開始した。
２．攪拌下、1％青色染料（Direct Blue 14）水溶液をポリカップ中にスポイトで2滴加えた。
３．ナイロン繊維サンプル（約10cm）をポリカップ中に投入し、10min攪拌した。
４．攪拌停止し、濾紙を用いてナイロン繊維サンプルを固液分離した。
５．４．で回収したサンプルを、100mlイオン水の入ったポリカップに投入し、10min攪拌した。
６．攪拌停止し、濾紙を用いてナイロン繊維サンプルを固液分離した。

基材にグラフト鎖を接ぎ木するためには、基材にラジカル（反応活性種=接ぎ木する箇所）を作る必要があります。
基材にラジカルを作製するためには薬品、光、プラズマ、放射線（EB・ガンマ線）が利用されます。
特に放射線を利用すると、（１）基材の形状や材質の選択の幅が広い、（２）開始剤と呼ばれる薬品や溶媒を使わずにラジカルを作製できるというメリットがあります。
作製したラジカルにラジカル重合性モノマーを接触させ、グラフト鎖（ポリマー鎖）を成長させます（図5）。

図5．グラフト重合の反応メカニズム